Valentina Petrini è nata e cresciuta a Taranto, nel quartiere Tamburi, la zona più colpita dall’inquinamento dell’ex Ilva, una delle acciaierie più grandi d’Europa. Nel 2008 ha partecipato al programma Malpelo, condotto da Alessandro Sortino su La7: la sua prima inchiesta televisiva, a ventisette anni, ha raccontato al grande pubblico l’emergenza ambientale e sanitaria prodotta dall’industria tarantina nel più assoluto silenzio.
È stata inviata della trasmissione Exit di La7 per cinque stagioni. Nel 2011 è stata finalista al premio Ilaria Alpi con l’inchiesta La macchina del consenso, in cui ha raccontato gli intrecci tra ’ndrangheta, politica e sanità in Calabria. Subito dopo è entrata a far parte della squadra di Corrado Formigli per Piazzapulita.
Nel 2016 ha vinto il concorso internazionale DIG Awards con il reportage Travelling with the refugees, in cui fingendosi profuga ha attraversato a piedi i Balcani. Nello stesso anno è stata coconduttrice, insieme a Enrico Lucci, del programma Nemo – Nessuno escluso, in prima serata su Rai 2.